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ヴォイニッチの科学書 第724回 植物の双葉を2枚にする酵素を発見

理化学研究所と自然科学研究機構生命創成探究センター、東京大学の共同研究チームは、脂肪酸の代謝に関わる酵素シトクロムP450の一種「CYP77A4」が、植物のタネの中で双葉を二枚左右対称にする働きをしていることを発見しました。

シトクロムP450に異常が生じると植物の葉や花の形・大きさが異常になる事例が確認されていたことから、植物における役目の解明が進められてきました。

研究チームは、シトクロムP450の遺伝子に変異を持つシロイヌナズナ変異株を35系統準備し、根の長さや葉の大きさなど12の形・大きさに関わる指標について測定しました。その結果、「CYP77A4」という酵素の変異株系統では、双葉の大きさが通常より小さくなることを発見しました。そこで、双葉に着目して詳しく観察したところ、この酵素の遺伝子が変異したタネでは大きさだけでなく、双葉の数や形が異常になったり、左右に分かれて出てこなくなったりすることが分かりました。

これまでの研究から、タネの中にある芽生えのもととなる「胚」では、双葉のできる位置に植物ホルモンの一種であるオーキシンが集まり、双葉の発達を助けていることが知られていました。そこで、遺伝子が変異したタネの胚におけるオーキシンの分布を調べました。その結果、野生株では発達中の双葉の左右2カ所にオーキシンが溜まっているのに対し、変異株の胚では、このような明瞭な分布が観察されませんでした。つまり、CYP77A4酵素が正常に働かなった変異株ではオーキシンをうまく分配できないことにより、双葉の数・形・大きさ・配置が異常になることが示されました。  

下の写真は上段が通常の左右に開いた双葉、下段左は双葉が上側に偏っていて、下段右は双葉が一枚しかありません。

植物の双葉を2枚にする酵素を発見


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2018-09-30 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

ミントを用いた有機栽培システムの開発

植物は、害虫にかじられたときに特殊な香りを放出します。それによって周辺の仲間の植物は害虫の脅威が接近していることを察知し、予め防御力を高めています。一方でミントなどの常に香りを放出する植物はその香りのせいで害虫にかじられにくいことがわかっています。ミントの香りの中には害虫が嫌がる成分が含まれており、それによってミントは身を守っています。そこで、ミントの防御力を使って、害虫を寄せ付けないようにすることができるのであれば、農作物とともにミントを栽培することで、害虫忌避と栽培植物の防御力を向上させる効果に相乗効果が生まれ、無農薬・減農薬での有機栽培が実現するのでは、と考えました。

東京理科大学の研究者らは大豆の近くでさまざまな種類のミントを栽培し、どの程度大豆が虫にかじられるかを調べたところ、キャンディミントやペパーミントには大豆を守る作用があることがわかり、それらのミントの香り成分によって、大豆の葉の防御遺伝子が活性化されていることが分かりました。

ミントを用いた有機栽培システムの開発


2018-09-29 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

粘土の抗菌効果、創傷治癒に可能性

ケガをして傷口から雑菌が入ると大変なことになります。そんなとき、泥を使って感染症予防や傷口の治療をすることは大昔から世界中で行われていました。このたび、米国の超巨大病院メイヨークリニックが、泥の抗菌作用を調べたところ、オレゴン州で採取した鉄分豊富な泥と水を混合して、ブドウ球菌、連鎖球菌、腸内細菌などに使ってみたところ、ほぼ全ての菌種に対する抗菌効果が確認されました。  

今回の研究ではたまたまオレゴン州の泥に抗菌活性が見つかりましたが、泥そのものに雑菌が多く含まれている場合もあり、なんでもかんでも傷口に塗り付ければよいというものではありません。


2018-09-28 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

カリフォルニア州が2045年までに炭素ゼロ発電の実現へ

カリフォルニア州で2045年末までに州の電力を化石燃料を使わないエネルギーに移行することを義務付ける法案が議会を通過しました。 カリフォルニア州はすでに太陽光発電、風力発電を大量に採用しており、稼働中の原子力発電所も今後数年以内に閉鎖する計画です。天候の影響を受けやすい発電への依存率が高まる中でどのようにして電力の安定供給を確保するのかが問題になっています。 ですが、それに必要な大規模蓄電技術の開発やライフスタイルの革新などを通してカリフォルニア州のカーボンフリーエネルギー技術はさらに向上するものと思われます。


2018-09-27 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

ヒッグス粒子崩壊を確認

スイスにある欧州原子核研究機構(CERN)のATLAS検出器がヒッグス粒子の崩壊を観察できたことがわかりました。ヒッグス粒子の崩壊現象は物理学者たちは数十年前から、探し続けていた現象です。  

わたしたちが暮らしているこの宇宙はヒッグス粒子で満たされていると考えることで、様々な出来事のつじつまが合います。また、物質に質量があるのもヒッグス粒子によるものだと考えられています。そんなすごい存在なので「神の素粒子」と呼ばれるヒッグス粒子が発見されたのは2012年のこと。今回はそのヒッグス粒子がボトムクォークへ崩壊することの観察に成功しました。これはすごいことです。

ヒッグス粒子崩壊を確認

素粒子はこの世界を構成する究極の材料のようなものですが、素粒子にもいろいろあって、光の粒(光子)のように質量が無い素粒子がある一方で、質量がある素粒子も存在します。素粒子に質量があるから私たちには体重があるのですが、これはなぜなのか。物質に質量がある理由として1960年代の研究で物理学者のフランソワ・アングレール博士とピーター・ヒッグス博士らはこの宇宙はヒッグス場で満たされていて、光子などの素粒子はヒッグス場を通過し、ほかの素粒子はプールの中を歩く人間のようにヒッグス場と相互作用するため、その抵抗が素粒子に質量を与えると考えました。

2012年に、それまで想像上の存在だったヒッグス粒子が発見され、その後、物理学者たちは、ヒッグス粒子が理論どおりに振る舞うかどうか検証を続けています。ヒッグス粒子の寿命は非常に短く、10のマイナス21乗秒ほどでさらに細かいクォークと呼ばれる素粒子に崩壊するものと予測されています。クォークには、アップ、ダウン、トップ、ボトム、チャーム、ストレンジという6種類があり、いずれも陽子と中性子の材料です。

ヒッグス粒子が崩壊したときにどのようなことが起きるかについて、いろいろな予測が立てられています。崩壊後の出来事が予測通りであれば物理学者たちが考えているこの世界を構成する仕組みは正しいということになりますが、今後の観察でこれまで予測されていたことと実際の観察結果に違いがあれば、物理学の理論にはどこかおかしいところがある、未発見の何かがあるということになります。

ヒッグス粒子の崩壊を観察するにはLHCで陽子を光速に近い速度まで加速させて正面衝突させ、木っ端みじんにしてその破片を観察するのですが、陽子同士が光速で衝突するのは素粒子の世界では大惨事です。大惨事の中でヒッグス粒子がボトムクォークへ崩壊する瞬間を検出器でとらえるのはとても困難なことです。  

今回の観察によって、物質を構成する粒子の質量の起源がヒッグス粒子であるらしいことは確認されました。あとは理論的な考察との照合を行わなければなりませんが、それは今回の観察結果だけからは結論付けられないため、同様の観察をこれから根気よく続けていく必要があります。今回のヒッグス粒子の崩壊の観察成功は、LHCでヒッグス粒子の崩壊が観察できることがわかった、という重大な発見です。



2018-09-26 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

ヴォイニッチの科学書 第723回 マイナス思考のスパイラルを起こす脳領域

感情や意欲、価値判断などは脳全体を使っていろいろな情報を総合的・多面的に分析して行われます。ところが、何らかの変調でバランスが崩れ、思考が負のスパイラルに陥ることがあります。このメカニズムについての研究が行われ、大脳の一部、尾状核という特定の領域が関わっていることを京都大学とマサチューセッツ工科大学の共同研究チームが突き止めました。

今回の研究ではサルに「接近回避の意思決定」という実験を行いました。これは罰と報酬がセットになっていて、選択するかしないか、非常に判断が悩ましい事象をあえて判断させる実験です。この実験を行う際に、脳の様々な部位を電気刺激し、刺激した場所によって判断がどのように変化するかを調べました。その結果、サルが罰を過大評価する特定の脳領域があることを突き止めました。

また、この電気刺激の効果には持続性があり、罰の過大評価は脳を電気刺激する実験が終了した後も長期にわたり持続しました。このことから、これがよくある悲観状態が長い期間続くメカニズムであると考えられます。これは人間でいえば、ちょっとした負の感情がとても気になってそれをいつまでも引きずっている慢性不安状態です。 ところが、実はこの時、高度な判断を担う大脳皮質は正常に機能しています。つまり、自分のマイナス思考が考え過ぎではないか、という高度な判断をしながらも、マイナス思考が止まらない、そのような状態にあるわけです。

今回、マイナス思考のスパイラルを起こす部位と判断された尾状核は負の判断をするだけの領域ではありません。尾状核に含まれる神経回路を詳細に調べるとそのうちの12パーセントがポジティブ判断回路で、22パーセントがネガティブ判断回路でした。つまり、ポジティブな判断とネガティブな判断を同じ尾状核で競合させながら行う「ポジティブ・ネガティブ回路」の役目を担っています。

電気刺激実験で作り出した負の判断を異常なほど繰り返すサルは不安障害の一つである強迫性障害を治療する実験のためのモデルとなる可能性があります。現在の不安障害の治療方法は薬を使うことがほとんどですが、薬は脳全体に作用するので、薬を与える必要のない神経細胞にも作用し、それが副作用になってしまいます。特定の感情や価値判断が行われる脳領域が特定できれば、その領域に対し電気治療をするなど、これまでとは違った副作用の少ない治療方法を開発できる可能性があります。


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2018-09-25 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

ビール表面の分子と泡の安定性に相関

ビールに苦味を与えるホップの成分は、主に苦味成分であるイソフムロン類であり、イソフムロン類はビールの泡の形成にも影響を与えていることが知られています。ビールの泡はビールの見た目、味、品質など商品価値に大きな影響を与えますが、ビールの泡に関する科学的研究はあまり行われていませんでした。

ビール表面の分子と泡の安定性に相関

そこで産総研はキリンと共同で、物質の表面や界面からだけ発生する特異な光を利用して材料表面や界面の分子情報を選択的に計測・評価するSFG分光法という手法でビール表面の分子挙動と泡の形成に必要な分子の情報との関連を詳しく調べました。 泡は気体と液体からなり、親水性部分と疎水性部分をあわせ持つ分子がその境界面、つまり液体表面に存在しているため、産総研のSFG分光法はビールの泡を研究するために生まれたような研究手法です。

ビール表面の分子と泡の安定性に相関

ビールをおいしく飲める3度に冷やした状態で醸造時にホップが添加されている通常のビールとホップが添加されていないビールのSFGスペクトルを測定したところ、ホップが添加されているビールにだけ特徴的な反応が現れました。そこでビールまたはホップエキスから抽出したタンパク成分を測定したところ、イソキサントフモール(次図)という物質を水に溶かした場合にホップと同じような反応を示すことがわかりました。

ビール表面の分子と泡の安定性に相関
イソキサントフモール
ホップに含まれるポリフェノールの一種でビールの味に厚みを与えるだけでなく、抗酸化作用を持ちビールの美味しさを保つ作用を持つ

ビール醸造時に加えるホップ添加量が多いほど泡の安定性が向上し、SFGスペクトル強度の増加と良い相関を示しており、ビールの泡の安定はホップに含まれる特定の成分に由来することがわかりました。 これらのことから、ビール表面の水に対してタンパク質とホップ由来成分の疎水性の構造が相互作用してネットワークを形成し、泡の最表面に現れることで高い安定性を持つ泡が形成され、さらに表面に現れるホップの量が増加することで泡がより安定化した、と考えることができます。


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2018-09-14 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

CRISPRによる筋ジストロフィー治療

遺伝子を自在に書き換えるCRISPR技術は遺伝子の異常が原因となる疾患の治療に応用できるとされていますが、今のところ予期せぬ遺伝子書き換え異常が発生するなど、ネガティブな報告が多く出ています。  

そんな中、テキサス大学がCRISPRによるデュシェンヌ型筋ジストロフィーの原因となる分子上の欠陥を修復する治療がイヌで成功したことを報告しました。デュシェンヌ型筋ジストロフィーは男児のみ5000人につき1人の割合で発症する深刻な疾患です。デュシェンヌ型筋ジストロフィーは、ジストロフィンタンパク質の遺伝子の誤りが原因で、ジストロフィンタンパク質が不足した男児は歩行能力を失い、最終的には心不全で亡くなってしまいます。  

筋ジストロフィーを発症する遺伝型の子犬に、生後1カ月の段階で血液中にCRISPR、つまり遺伝子の編集ツールを送り込んだところ、子犬の筋細胞が修復されることが確認されました。マウスでは同様の治療結果がすでに報告されていましたが、マウスと人間は生物学的に大きく異なるため、人間で成功するかどうかはわかりません。ですが、イヌで成功すれば人間で成功する可能性があります。ただし、遺伝子の修正に成功した仔犬が健康な犬と同じように行動できるほどに回復するかどうかは今後の仔犬の生育を見守る必要があります。


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2018-09-13 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

バイオニックアイ

バイオニックアイ
Credit: University of Minnesota, McAlpine Group

ミネソタ大学の研究チームが、世界で初めて3Dプリンターで目を印刷することに成功しました。この印刷で作られた目、バイオニックアイはガラスの半球面上に完全な光受容体を3Dプリンターで配置したものです。  

バイオニックアイの基礎技術となるのはガラス表面に電子機器を3Dプリントする研究です。ミネソタ大学が独自に開発した3Dプリンターを使用し、光を電気に変換する半導体ポリマーフォトダイオードを印刷しました。印刷された光受容体の変換効率は25%もあり、微細加工設備で製造された半導体デバイスに迫る性能を持っています。


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2018-09-12 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

遺伝子と学歴の関係

100万人以上の遺伝子情報を使って学歴と遺伝子の関係を5段階評価で表す「遺伝子スコアシステム」がアメリカとイギリスを中心とした世界各国40の研究機関の共同研究で作成されました。5段階評価で教育レベルを大まかに予測できるようです。  

最終学歴が遺伝子によってある程度決まることは、異なる環境で育てられた一卵性の双子の最終学歴が驚くほど似ていることが明らかになっています。近年の遺伝子解析技術の進展で、多くの人の遺伝子情報を短時間で、しかも遺伝子のわずかな違いを正確に分析できるようになった結果、遺伝子を調べればその人の身長や、糖尿病などの一般的な病気にかかる可能性、さらには賢さを遺伝子情報と相関させることができるようになりました。  

ただし現状の解析は、あくまでも100万人規模の相関であり、個人一人一人のデータを見ると相関から外れている人が9割を占め、今回のツールを使って特定の個人の賢さを判断することはまだできないといいます。ただし、今回の研究によって、人の賢さはその人が人が裕福な家庭で育つか貧しい家庭で育つかよりも、DNAの方が正確にその人の最終学歴を予測できるレベルにあります。なお、遺伝子が学歴に関連する具体的な仕組みについてはまだ明らかではありません。

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2018-09-11 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

ヴォイニッチの科学書 第722回 AIによる有機分子の設計とその実験的検証に成功

有機化学物質は医薬品や食品、IT機器からドールやフィギュアまで、身の回りのありとあらゆる場所に利用されています。もともと自然界にあるものを有効活用していたら、それが炭素原子などからなる有機化学物質だったということが、化学の進展でわかったわけですが、ある時、有機化学物質の構造を変換することによって、様々な特徴を生み出すことができることに科学者は気づきました。

化学物質を生み出すには構造デザインが重要です。これまで熟練科学者の経験に依存することが多かった有機化学物質の構造デザインも近年は、コンピューターを使って、どのような構造の有機化学物質を作れば、どのような性質が生まれるかを予想することが試みられています。ですが、そのためにはコンピューターの予備知識として有機化学物質に関する膨大な情報を科学者が入力しなければなりません。この作業は、労力がかかる上に、全ての自然界の法則を網羅することなどとても不可能なことですので、コンピューターが作り出す分子も所詮は人間の知識の範囲内にとどまるものでした。

ところが、深層学習と人工知能(AI)技術の発展によって、複雑な有機化学物質の法則をコンピューターが自ら学び、これまで科学者の思いつかなかったような構造デザインを行うことが可能になりました。ですが、コンピューターでデザインされた有機化学物質を現実世界で化学合成で作り出せなければ意味がありません。  

一方で、量子力学に基づいて有機化学物質をコンピューターの中でシミュレーションする技術も向上し、さまざまな有機分子の性質や安定性をある程度の精度で予測できるようになっています。そこで理化学研究所などの研究グループは、AIで分子を自動デザインする技術と、コンピューターの中で分子の性質をシミュレーションする技術を組み合わせ、私たちの役に立つ有機化学物質の完全自動デザイン技術を開発しました。


ヴォイニッチの科学書 第722回 AIによる有機分子の設計とその実験的検証に成功

実験のモデルとして、有機ELや太陽電池の研究に重要な特定の波長の光を吸収する有機化学物質の自動設計を試みました。

10日間の計算の結果考え出された86個の分子のうち、6個について実際に合成を行ったところ、5個が狙い通りの分子であったことから、この方法は非常に実用的で、科学者の経験と知識をAIで再現できていることがわかりました。重要なことは、ここで科学者側がいろいろな理屈をこねて「いやいや、AIにはこんな問題がある、人間にはかなわない部分がある」と断定してAIから距離を置いてしまわないことです。今後の科学者がなすべきことは人間の方が優れている、という考えに固執することなく、AIに不足している部分に対し自分の知識や経験をどう取り込ませていくことができるのか、そこを考えることだと思います。


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2018-09-10 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

CSが目を守る

九州大学と慶應義塾大学の共同研究チームは涙の中に含まれるコレステロール硫酸(CS)が、免疫細胞の動きに重要なタンパク質の機能を阻害し、眼に炎症細胞が侵入する疾患から守る働きをしていることを発見しました。

CSが目を守る

免疫系は健康維持のために重要ですが、過剰な免疫反応は、正常組織も攻撃するリスクをはらんでいます。このため、生体には免疫監視機構が発動しにくい組織や空間が存在しており、眼もその一つです。今回の研究で眼では、涙に含まれるコレステロール硫酸が免疫細胞の動きを止める役目を担っていることがわかりました。



2018-09-09 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

小説の中の性差別を科学的に見つけ出す

IBMインド基礎研究所の研究者チームが、ディープラーニングとAIによる計算言語学を用いて世界最高の文学賞の1つブッカー賞(英国の文学賞)にノミネートされた小説275作品についてアマゾンが運営するソーシャル書籍カタログサイト、グッドリーズ(Goodreads)に投稿された説明文を分析したところ、文学の世界には性差別が浸透していることを明らかにしました。男性に対しては優秀や冷酷といった描写が多い一方で、女性は若いや可愛いと書かれていることが多いというものです。  

その結果、登場人物の職業設定であれば、男性の上位の職業は、医師、教授、科学者、企業の取締役などで、女性に対して設定された職業は、教師、看護師、売春婦、幼な妻などでした。このことは地位の高い役割が男性に割り当てられる一方で、地位の低い職業は女性に割り当てられていることを示しています。 これらの結果は私たちが普通に感じるものですが、コンピューターによる機械学習によっても人間の感じ方と全く同じ結果を導き出せた点は非常に興味深いものです。



2018-09-08 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

レム睡眠の増加で認知機能が改善

ヒトの睡眠は、大きく分けてレム睡眠とノンレム睡眠という2つの状態を交互に繰り返しています。レム睡眠は睡眠中に急速な眼球運動を起こすことが特徴で脳の一部が活動を維持しており、夢を見やすい睡眠です。一方、ノンレム睡眠では心肺や呼吸は落ち着きます。この状態の脳は神経伝達がされにくくなっているために、感覚入力が遮断されて結果的に眠りが深くなります。また記憶の定着や、ホルモン分泌、脳内の老廃物除去に関わることが分かってきました。  

筑波大学の研究者らは浅い眠りのレム睡眠を阻害した遺伝子改変マウスを作製し、レム睡眠をしなくなるとノンレム睡眠がどうなるかを調べました。その結果、レム睡眠を長時間にわたり阻害するとノンレム睡眠も弱まることがわかりました。つまり、レム睡眠を阻害すると記憶の定着や脳の発達に悪影響を及ぼし、高齢者の認知機能の低下にも関係している可能性があります。レム睡眠を増加させるアプローチ法が発見できれば、認知機能の改善が可能になると研究者らは考えています。



2018-09-08 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

スプリンクラーに脆弱性

iPhoneの新型が登場するとネット上では様々な脆弱性(ぜいじゃくせい)が報告されます。たとえば、iPhoneXにおいてもライフルで撃つと破壊されるという致命的な脆弱性が発見され大問題となりました。

ところが、脆弱性はiPhoneのようなIT機器だけの問題ではないようです。イスラエルのベン=グリオン大学の研究者がスプリンクラーの脆弱性を発見し、スマート灌漑システムにより、都市の給水系統の一部が止められてしまう可能性を警告しています。研究者らが発見したのは広く普及している商用灌漑システムにおけるセキュリティ上の欠陥です。ハッカーがこの欠陥を悪用すれば、オン・オフを遠隔で操作でき、Webに接続された装置に偽のコマンドを送信して灌漑システムを騙し、水がまき散らされる可能性がありあます。

スプリンクラーに脆弱性

スプリンクラーに脆弱性などという概念があるとは誰も思っていませんし、スプリンクラーが乗っ取られて自分たちの命に危険が及ぶなんて想像さえできません。ですが、実際にネットに接続して遠隔操作、あるいは自動で動作しているスプリンクラーは多数あり、それらが乗っ取られて放水が全開にされれば都市の貯蔵水は急速に放水されます。計算によると、数万個のスプリンクラーが乗っ取られれば貯水池を一晩で空っぽにできますし、対処が遅れれば水力発電のダムや飲料水の給水システムの水も空っぽになりかねません。そうなれば、大都市の機能はマヒしてしまい、多くの市民の生命を危険に陥れることができます。

2018-09-07 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

ヴォイニッチの科学書 第721回 グラフェンを想像で引っ張ってみた

ヴォイニッチの科学書 第721回 グラフェンを想像で引っ張ってみた

グラフェンは、上のCGの通り正六角形が隙間なく並んだ蜂の巣状のシートで、厚さがほぼゼロで電子が特殊な状態にあるため、透明で非常に良く電気を流すなどユニークな性質を持ちます。一方で、研究者らは通常状態では電子が滑るように移動するグラフェンを絶縁体に変化させるにはどのようにすればよいかが基礎物理の問題として関心が持たれています。通常は電気をよく通すグラフェンを自在に絶縁体にすることができれば電子回路部品として画期的な利用法が見つかる可能性があります。  

グラフェンの性質を変化させる方法として注目されているのがグラフェンを引っ張ることです。グラフェンを引っ張ると構造にゆがみが生じ、炭素原子間の距離が大きくなりますので、電子は炭素原子の間を移動しにくくなり、絶縁体となると考えられます。また、グラフェンを引っ張ると炭素原子にピン止めされたように局在化した電子のスピンは、隣同士で逆向きになった方がエネルギー的に安定となるため、磁性が出現するとこれまで考えられていました。 グラフェンを引っ張るとどのように物理化学特性が変化するか、これを確認するために理化学研究所を中心とする国際研究チームは大規模並列シミュレーションをスーパーコンピュータ「京」を用いて行いました。  

その結果は、従来予想されていた磁性状態とはちょっと違っていて、専門家が「ケクレ型ダイマー状態」と呼ぶ特殊な状態でグラフェンは新たな安定状態になることが分かりました。

ヴォイニッチの科学書 第721回 グラフェンを想像で引っ張ってみた

この時、一部分の隣り合った炭素原子間(上図水色)の距離は、グラフェン構造はゆがんでしまいます。その結果、規則正しい炭素配置によって実現していたグラフェンの特徴は崩壊し、しかも予想されていた磁性を示すことはなく、グラフェンをさらに引っ張っても磁性を持った絶縁体状態になることなく壊れてしまいました。つまり、グラフェンを引っ張っても科学者が予想していたようないびつにゆがんだ構造で絶縁体となることはなく、第二段階の安定状態を経てその先は崩壊につながることがわかりました。

ヴォイニッチの科学書 第721回 グラフェンを想像で引っ張ってみた

今回のシミュレーション結果は従来の予想とは異なるものでしたが、それだけに逆にグラフェンの新たな可能性を予言するものであり、今後、実際のグラフェンを使った実験的な検証が待たれます。

ヴォイニッチの科学書 第721回 グラフェンを想像で引っ張ってみた


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2018-09-06 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

二人羽織式4本腕

慶応大学の研究者らが、人間に装着した2本のロボットアームを、別の人間がVRで操作するウェアラブル・システムを開発しています。このロボットアームは3本目4本目の手として物を掴んだり拾ったりできます。

このロボットアームはバックパックに接続された複数台のカメラを使ったVRによって生身の腕を持った人と同じ視点で周囲を見渡すことができます。このシステムは人が機械を自分の身体の一部のように使って能力を増強する研究として進められています。また、ロボットの手の部分を取り外して、代わりにバックパック装着者の手首を覆うストラップをつければ、バックパック装着者の腕をVRで遠隔操作できます。

二人羽織式4本腕

四本腕ロボットはアニメの世界では『機動戦士ガンダム 鉄血のオルフェンズ』「ガンダムグシオンリベイク」や『ナイツ&マジック』のシルエットナイト「イカルガ」などが登場しています。ただ、これらはいずれも一人が4本の腕を操縦するものです。本機は2本の追加された腕を遠隔で別の人が操作できることが特徴かつメリットでもありますが、一方で一人で操作できた方が有利であるシチュエーションも多いものと思われます。自分の体に装備された4本の腕の感覚を脳がどのように処理できるのかはよくわかりませんが、実際に多数の腕を持つ生物は多くいますので、進化上はデメリットにならないはずで、意外と脳は簡単に神経細胞を組み替えて多腕に対応してしまうのかもしれません。


2018-09-05 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

太陽光で25日間の連続飛行に成功

エアバスは偵察用ドローン「ゼファーSハップス(Zephyr S HAPS)」の初回生産モデルが、空中での最長時間飛行記録を更新し、無事着陸したと発表しました。

太陽光で25日間の連続飛行に成功

約75kgの重さがあるこのドローンは太陽光発電だけで飛行できます。推奨巡航高度はジェット旅客機よりも高い約21kmです。エアバスは最終的には無補給で100日間の飛行が実現できると見積もっています。英国国防省はすでに、ゼファーを2機発注しています。

太陽光で25日間の連続飛行に成功


2018-09-04 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

イトカワは15億年前に生まれた

探査機「はやぶさ2」が小惑星「リュウグウ」に到着した今日この頃ですが、探査機「はやぶさ」が小惑星「イトカワ」から採取した微粒子に含まれる鉱物の年代の測定に、大阪大学と東京大学の研究チームが初めて成功し、イトカワの母天体は約46億年前に誕生した直径20km(現在のイトカワの約40倍)以上の天体で、14~15億年前に天体衝突で破壊されたことが鉱物の変性から確認されました。さらに、約40万年前以降、イトカワの「頭部」と「腹部」を形作る岩塊が合体して現在のイトカワの形になったことが示唆されました。

イトカワは15億年前に生まれた

小惑星「イトカワ」は、将来地球に衝突して大きな影響を及ぼすリスクがある「潜在的に危険な小惑星(PHA:Potentially Hazardous Asteroid)」とされています。イトカワは地球または水星・金星・火星のいずれかに1000万年以内に衝突する可能性が高いと予想されています。イトカワの大きさは500mもあります。恐竜絶滅の原因となった隕石と比べると数分の一と思われますが、地球に衝突すると人類が大きなダメージを受けるのは間違いありません。  

ちなみに「はやぶさ」の後継となる探査機「はやぶさ2」は2018年9月以降に小惑星「リュウグウ」に着陸して土砂を採取し、2020年に地球に帰還する予定です。


2018-09-02 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

海の哺乳類に有機リン系農薬による危機

おおむかし、陸地で生活していたクジラとイルカ、マナティーとジュゴン、アザラシとアシカの祖先にあたる3つの系統の古代哺乳類が、数千万年前にせっかく獲得した指をヒレに戻して海の生活に戻っていきました。クジラとイルカは陸上のカバと共通の祖先をもち、マナティーやジュゴンはゾウと、アザラシとアシカはイタチとそれぞれ共通の祖先をもっています。

陸上生活に適した体の構造が海中生活に適した形に変化するときにパラオキソナーゼ1という酵素遺伝子を失いました。この遺伝子欠失は3系統の哺乳類で偶然にも同じように発生しましたがなぜそのような偶然が起きたのかはわかっていません。  

陸上哺乳類が海に帰ったときに失ったパラオキソナーゼ1は脂質の代謝に関係する酵素ですが、さらに血液中にある有機リン系農薬を分解し、農薬から体を守る働きももっています。有機リン系農薬は中枢神経系に悪影響を及ぼす化学物質ですが、それを農薬として食べ物に散布できるのは、人間はパラオキソナーゼ1を持っているからです。  

イルカなどの哺乳類がパラオキソナーゼ1の遺伝子を失ったのは海中生活ではそれが必要なかったことを意味しています。陸上から海に戻った哺乳類の遺伝子変化については広範囲な研究がおこなわれており、そのような生活領域の変化は味覚や嗅覚の受容体に関連する遺伝子に大きな影響を与えることがわかっています。これは陸上と海洋では食物に大きな違いがあるためだと考えれば容易に説明がつきます。  

ですが、パラオキソナーゼ1は味覚には関係していないことがわかっています。この酵素が失うことによるメリットは見つかっておらず、単に、持っている必要がなくなったから失われたものと思われます。食べ物の変化の観点で見ても、ホッキョクグマのように、まるで海洋哺乳類化のように海のものばかり食べる陸上哺乳類もパラオキソナーゼ1を失っていませんので、食べ物の影響でもないようです。  

歴史的には、クジラの祖先とアザラシの祖先を比べるとクジラの祖先の方が数千万年早く海に戻りました。現在のクジラとアザラシは全く違って見える生物ですが、このような遺伝子変化から推測すると、アザラシはちょうど今の時代に、より海洋生活に特化したクジラのような哺乳類に変化をしている真っ最中で、2000万年後のアザラシは今のクジラに似た哺乳類になっている可能性が考えられます。

海の哺乳類に有機リン系農薬による危機

クジラは砂浜で寝そべったりしない・・・


2018-09-01 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

ヴォイニッチの科学書 第720回 太陽探査機「パーカー・ソーラー・プローブ」

ヴォイニッチの科学書 第720回 太陽探査機「パーカー・ソーラー・プローブ」

2018年8月12日、NASAが太陽探査機「パーカー・ソーラー・プローブ」の打ち上げに成功しました。太陽のまわりを周回しながら、7年間観測を続けます。ちなみに、パーカー・ソーラー・プローブの名前は1958年に太陽風の存在を理論化した、存命の物理学者ユージン・パーカーに由来しています。

パーカー・ソーラー・プローブは2018年11月に太陽コロナ、つまり高温の太陽大気に到着します。その時の距離は太陽上空2400万kmで人類史上最も太陽に接近した探査機となります。探査機は金星の引力を利用して太陽に近づいたり離れたりする楕円軌道を飛行し、7年の間に24回太陽に接近します。探査機の軌道は周回するごとに太陽に接近し、最終的には太陽の表面から約600万kmに到達し、飛行速度も探査機史上最速の時速約70万kmで太陽の大気の中を駆け抜けます。

私たちは太陽の恵みで生きていますが、太陽についてはまだほとんど何も知りません。太陽に関する代表的ななぞは太陽の表面温度は約6000度なのに、数千km上空のコロナはさらに温度が高く100万度以上もの超高温であるという「コロナ加熱問題」です。

ヴォイニッチの科学書 第720回 太陽探査機「パーカー・ソーラー・プローブ」
国立天文台 http://hinode.nao.ac.jp/intro/science/discovery.html

また、太陽系に吹く超音速の太陽風の駆動力もわかっていません。天文学者たちは長年にわたって太陽への接近観測を望んでいましたが、それができなかったのは、太陽の高温に耐える探査機を作ることができなかったからです。今、やっと太陽大気の超高温に耐える観測機を作る技術が完成した、ということです。太陽に最接近したときには探査機の表面温度は1400度近くになります。

ヴォイニッチの科学書 第720回 太陽探査機「パーカー・ソーラー・プローブ」

一方で、太陽を遠くから観測する探査機は多数打ち上げられていますが、太陽観測衛星「STEREO」が太陽の外部コロナの構造を観測して新たな発見をもたらしました。米・サウスウエスト研究所の研究チームは、 外部コロナが時間の経過とともにどのように変化するのかを高度な画像処理技術を使って解析しました。その結果、これまで単なる熱い大気だと思われていたコロナには立体構造が存在することが明らかになりました。

ヴォイニッチの科学書 第720回 太陽探査機「パーカー・ソーラー・プローブ」

また、太陽半径の10倍付近のところに何かがあることもわかりました。この領域も「パーカー・ソーラー・プローブ」がそこに飛び込んで調べることになると期待されています。「パーカー・ソーラー・プローブ」は人類が初めて太陽大気の内側から観測を行う探査機ですので外から太陽を眺めていただけでは知られていなかった新たな構造や物理現象が多数発見されるものと期待されています。


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2018-09-01 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

VRで高所恐怖症は克服可能か

高所恐怖症の治療にバーチャルリアリティー(VR)を用いた精神療法が有効かもしれないという研究成果を英国オックスフォード大学が発表しました。  

オックスフォード大学は高所恐怖症を自称する実験ボランティア100人を対象にVRによる精神療法を行う群と比較対象の通常ケア群に二分し4週間追跡調査しました。  VR群では、仮想空間の中でビルの上層階で吹き抜けに出てみたり、木から下りられなくなったネコを助けたりするなどの仮想経験を積ませました。その結果、対照群と比べてVR群では、治療終了時に高所に対する恐怖心の程度が明らかに減弱していたということです。  

実験協力ボランティアは、体験がVRであり、身の危険がないことを認識しているため、現実の世界では警戒心を抱くような行動もとることができ、それが現実の日常生活に影響を及ぼしているものと考えられます。  

高所恐怖症の克服治療には、実際の高所経験を通じた認知行動療法や曝露療法が施されますが、治療に時間がかかることや資格を有するセラピストしか行えないといった課題がありました。VRによって治療が可能であればセラピストがいなくても安全に行えるのではないかと期待されています。


2018-09-01 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

ドミニカ国2019年にプラスチック禁止

ドミニカ国2019年にプラスチック禁止

カリブ海の東、人口7万人の小さな島国ドミニカ国(ドミニカ共和国とは別)が、プラスチックを禁止する計画を発表しました。2019年1月までに、プラスチック、発泡スチロール製の使い捨て食品容器を全面的に禁止するという内容です。ドミニカ国は美しい熱帯雨林と海を守るためにこれまでも積極的な政策に取り組んでおり、すでに、生分解性でない食品容器の輸入を制限しています。

ドミニカ国周辺の海域は世界有数のマッコウクジラの生息地です。近年、クジラがプラスチックを大量に食べたり、漁網が体に巻き付いたりして死亡するケースが各国で頻発しており、海の哺乳類に害を及ぼすプラスチックを削減することによって海の生態系を守ろうとしています。


2018-09-01 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :
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